摘要
氢能由于具有绿色清洁、资源丰富、发热值高、导热性好、存储方式种类多等优点，并且可以满足目前人类生活的各种需求，所以各个国家无论是从能源安全方面还是从可持续发展上考虑，都加大了对氢能的开发利用，它极有可能成为未来的主导能源。当前在对氢能的研究中，最大的问题是氢的储存，金属氢化物储氢材料是目前最常见的且储氢效果较好的一种材料，NaBH4和NaBH6就是金属氢化物储氢材料。本文在基于进化算法的USPEX的计算下找到了100GPa下新的稳定的NaBH4和NaBH6的晶体结构，并对两者进行了电子结构和声子结构的分析，得到了一些理论研究成果： 100GPa下的NaBH4是空间群为Pnma的正交晶系结构，它的每个结构单元都包含1个Na原子，1个B原子，4个H原子，但是只有3种不等价H。在该条件下的NaBH4是不具有导电特性的绝缘体，而且位于不同轨道的Na原子、B原子、H原子发生了不同程度的杂化。其导带主要是依靠B原子和Na原子振动，价带主要是依靠B原子和H原子振动。最上方的导带与最下方的价带中间存在一条宽度为5eV的与金刚石相近的带隙。除此之外100GPa下NaBH4的新结构是可以稳定存在的，其声子色散曲线中并没有出现虚频，在2000cm-1至3100cm-1的频率范围内有明显的声子带隙存在。Na原子、B原子、H原子只有在0cm-1到1000cm-1这一较低频率范围内是共同振动的，但随着频率逐渐升高，都主要依靠H原子振动。 100GPa下的NaBH6是空间群为R3m的三方晶系结构，它的每个结构单元都包含1个Na原子，1个B原子，6个H原子，但是只有4种不等价H。在100GPa下的NaBH6是具有导电特性的导体，但是100GPa下的NaBH4是不具有导电特性的绝缘体，说明在压强不变只提高H元素配比的条件下，就已经实现了绝缘至导体的改变。而且NaBH6在不同轨道上的Na原子、B原子、H原子发生了不同程度的杂化。在价带中Na原子、B原子、H原子都做出了贡献，在费米能级处的电子态主要依靠B原子和H原子振动。除此之外100GPa下NaBH6的新结构是可以稳定存在的，其声子色散曲线中并没有出现虚频。在声子色散曲线中的中频区和高频区之间和高频区内都各存在一个宽度1100cm-1左右的声子带隙。在声子态密度中低频率范围是通过Na原子、B原子和H原子共同振动做出贡献，但随着频率逐渐升高，在中频区和高频区都主要是由H原子振动贡献。由于Pnma-NaBH4和R3m-NaBH6的电子能带结构和声子色散曲线都存在一定宽度的带隙，它们可能在某些极端环境下的领域实现超导应用或者成为声子晶体材料应用于声学隐身等方面。
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